背景技术
半导体单晶硅作为硅的单品体结构,具有光学性能好、禁带宽度低、热稳定性好等优点,是光、电、热的优良载体,在半导体集成电路、太阳能发电等方面应用非常广泛。同时,以单晶硅为基础制作的硅材质托盘应用于蓝宝石村底材料及窗口材料的生产过程中,可以大幅度提高生产过程的稳定性,降低光学、电学缺陷的产生概率。
氮化铝(AIN)应用于半导体中属于宽禁带半导体材料,具有禁带宽度宽、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高以及抗辐射能力高等优点,但其较高的化学情性使对其清洗及洗净再生过程产生了一定的难度。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供半导体12英寸单晶硅托盘表面氨化铝薄膜的清洗去除方法,采用一定比例的氢氧化钾(KOH)、双氧水(H2O2)与水(H20)的混合溶液(液A)清洗去除单晶硅托盘表面氮化铝薄膜,KOH在混合液中起到去除单晶硅表面沉积ALN的作用,而H202在混合液中起到保护单晶硅的作用,浸泡过程单晶硅清洗侵蚀量大约为
0.005mm左右;并采用体积分数为3.4%的氨氟酸(HF)作为刻蚀药液(溶液B),通过HF的刻蚀作用,可以有效降低并控制溶液A对单晶硅托盘表面晶界性能的影响,同时清洗损耗和产品质量均可以得到很好的控制,具有成本低、损耗量低、洁净度高、均匀性好等优点。
本发明的技术方案是:半导体12英寸单晶硅托盘表面氮化铝薄膜的清洗去除方法,具体步骤如下:
步骤一、选取两个聚丙烯材料制作的浸泡容器
步骤二、在第一个浸泡容器中加入溶液A,所述溶液A按照氢氧化钾:双氧水:去离子水=4.5~5.5:1:45~55的质量比例配取;
步骤三、在第二个浸泡容器中加入溶液B,所述溶液B是由氢氟酸和去离子水配置而成的体积分数为3.4%的氢氟酸溶液:
步骤四、将表面附有氮化铝薄膜的半导体12英寸单晶硅托盘放置于溶液A中,浸22~28分钟,浸泡过程中控制浸泡温度在40~60摄氏度之间:其目的在于防止反应过程中温度上升过高而造成本体损伤;
步骤五、将步骤四中表面氮化铝薄膜反应结束后的单晶硅托盘从浸泡容器中取出,在去离子水中进行漂洗和纯水浸泡;其目的是去除部件表面可能残留的化学物质。
步骤六、将步骤五中经过纯水浸泡后的单品硅托盘衬底放入溶液B中,刻蚀3~5分钟后取出;
步骤七、将步骤六中经过取出的单品硅托盘放置于去离子水超声波清洗设备中进行超声波清洗:
步骤八、将步骤七中超声波清洗后的单晶硅托盘取出,吹干,完成清洗。
进一步的,步骤二中所述溶液A按照氢氧化钾:双氧水:去离子水=5:1:50的质量比例配取。
进一步的,步骤五中,将步骤四中表面氮化铝薄膜反应结束后的单晶硅托盘从浸泡容器中取出,在10兆欧以上的去离子水中进行漂洗和纯水浸泡,纯水浸泡时间为10分钟,温度30~40摄氏度。
进一步的,步骤七中,将步骤六中经过取出的单晶硅托盘放置于去离子水超声波清洗设备中进行超声波清洗,超声波功率为8w/inch,超声波清洗时间为15分钟。
本发明的有益效果是:采用一定比例的氢氧化钾(KOH)、双氧水(H2O2)与水(H20)的混合溶液(溶液A)清洗去除单晶硅托盘表面氮化铝薄膜,KOH在混合液中起到去除单晶硅表面沉积ALN的作用,而H202在混合液中起到保护单晶硅的作用,浸泡过程单晶硅清洗侵蚀量大约为0.005mm左右:并采用体积分数为3.4%的氢氟酸(HF)作为刻蚀药液(溶液B),通过HF的刻蚀作用,可以有效降低并控制溶液A对单晶硅托盘表面晶界性能的影响,同时清洗损耗和产品质量均可以得到很好的控制,具有成本低、损耗量低、洁净度高、均匀性好等优点。具体实施方式
本发明提及的半导体12英寸单晶硅托盘表面氮化铝(AIN)薄膜的清洗方法,采用氢氧化钾做为化学清洗试剂,双氧水作为氧化促进剂,去离子水作为溶剂,具体实施过程如下:
1.选取适当体积的聚丙烯(PP)材料制作的浸泡容器,如12英寸单品硅盘的尺寸为直径300mm、厚度小于1.4mm,需要选取的容器尺寸可以为长500m、宽500mm、高500mm,同时因12英寸单晶硅片本身精度要求比较高,条件允许情况下可以装载在专用的硅片盒(cassette)中
2.在耐酸碱PP容器中按照KOH:H2O2:H20=5:1:50的质量比例配取适当体积的化学试剂(溶液A),如分别称取KOH1千克,双氧水0.2千克,去离子水10千克,加入耐酸碱PP容器中,混合并充分溶解:
3.另外取一个耐酸碱PP容器,在其中加入适量的氢氟酸和去离子水,配置成体积分数为3.4%的氢氟酸溶液(溶液B),如分别量取500毫升体积分数为68%的氢氟酸,9500毫升去离子水,加入耐酸碱PP容器中,混合并搅拌均匀;
4.将表面附着厚度约10微米的氮化铝薄膜的12英寸单品硅托盘放置于溶液A中,浸泡25分钟,浸泡过程中注意控制浸泡温度在40~60摄氏度之间,其目的在于防止反应过程中温度上升过高而造成本体损伤;
5.将表面氮化铝薄膜反应结束后的单品硅托盘从浸泡容器中取出,在10兆欧以上的去离子水中进行漂洗和纯水浸泡,其目的是去除部件表面可能残留的化学物质,纯水浸泡时间为10分钟,温度30~40摄氏度;
6.将纯水浸泡后的单晶硅托盘衬底放入溶液B中,刻蚀3~5分钟后取出;
7.将步骤6取出的单品硅托盘放置于去离子水超声波清洗设备中进行超声波清洗,超声波功率为8w/inch,超声波清洗时间为15分钟;